(57)【要約】【課題】  局所加温装置に好適な局所加温用加温モード特定方法及び装置を提供する。【解決手段】  立体共振器内で得られる複数の共振周波数情報と立体共振器の物理的な情報とに基づいて当該複数の各共振周波数に対応した複数の電磁界分布情報を算定する電磁界分布算定工程と、複数の電磁界分布情報から被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定する電磁界分布選定工程と、この選定された電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出工程と、この抽出された熱発生領域を電気力線の集中度と被加温体の電気的特性に基づいて算定し加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程と有し、この加温パターン情報を被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えた。【選択図】図１
2005230279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって前記立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定若しくは比較選定してこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
前記被加温体を局部加温するための立体共振器内で得られる複数の共振周波数にかかる情報と前記立体共振器の大きさ等の物理的な情報とに基づいて当該複数の各共振周波数に対応した複数の電磁界分布情報を算定する電磁界分布算定工程と、
これによって得られる複数の電磁界分布情報から前記被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定しこれに対応した共振周波数を予測する電磁界分布選定工程と、
この選定された加温領域に適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出工程と、
この抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を前記電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定し当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程と有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を前記被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えたことを特徴とした局所加温用加温モード特定方法。
【請求項２】
人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって前記立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定若しくは比較選定してこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
前記被加温体を内部に配置して予め測定された立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報と前記空胴共振器の構造にかかる情報とに基づいて前記各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を算定する電磁界分布算定工程と、
これにより得られる複数の電磁界分布から予め収集された被加温体のＣＴ画像等の画像情報に基づいて当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定すると共にこれに対応した共振周波数を予測する電磁界分布選定工程と、
これによって選定された加温領域に適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出工程と、
この抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を前記電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定して当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を前記被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えることを特徴とした局所加温用加温モード特定方法。
【請求項３】
人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって前記立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定若しくは比較選定してこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
前記被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて当該被加温体の局所加温領域のパターンを算定する加温領域算定工程と、
これにより得られる被加温体の加温領域に対応したパターンの電磁界分布およびその共振周波数を予め特定された前記立体共振器にかかる複数の電磁界分布情報から選定する電磁界分布選定工程と、
これによって選定された加温パターンに適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出工程と、
この抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を前記電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定して当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を前記被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えることを特徴とした局所加温用加温モード特定方法。
【請求項４】
立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報を記憶した共振周波数記憶手段と、前記被加温体の画像情報や誘電率等の電気的特性を記憶した被加温体情報記憶手段と、前記立体共振器にかかる形状構造等の物理的及び電気的特性を記憶した共振器情報記憶手段と、これらの各記憶手段に記憶された情報に基づいて前記各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を演算し算定する電磁界分布算定機能を有する演算手段とを備え、
この演算手段が、算定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出機能と、この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成機能とを備えると共に、
この演算手段で作成された加温パターン情報を前記被加温体における局所加温用の加温パターン情報として記憶する加温モード記憶手段を備えた、ことを特徴とする局所加温用加温モード特定装置。
【請求項５】
前記立体共振器内の複数の共振周波数は、当該立体共振器内に被加温体を内部に配置して測定されたものである、ことを特徴とする請求項４記載の局所加温用加温モード特定装置。
【請求項６】
立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報を記憶した共振周波数記憶手段と、前記被加温体の画像情報や誘電率等の電気的特性を記憶した被加温体情報記憶手段と、前記立体共振器にかかる形状構造等の物理的及び電気的特性を記憶した共振器情報記憶手段と、これらの各記憶手段に記憶された情報に基づいて前記各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を演算し算定する電磁界分布算定機能を有する演算手段とを備え、
この演算手段が、前記被加温体情報記憶手段に記憶された情報に基づいて被加温体の加温領域のパターンを算定する加温領域算定機能と、この加温領域のパターンに対応したパターンの電磁界分布およびその共振周波数を予め特定された前記立体共振器にかかる複数の電磁界分布情報から選定する電磁界分布選定機能と、この選定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出機能と、この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成機能とを備えると共に、
この演算手段で作成された加温パターン情報を前記被加温体における局所加温用情報として記憶する加温モード記憶手段を備えた、ことを特徴とする局所加温用加温モード特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局所化加温用加温モード特定方法及び装置にかかり、特に、局所加温用立体共振器に高周波電力を供給して当該立体共振器内に発生させる電磁界分布などの加温モードを特定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特定の部位を加温する局所加温は、各種の技術分野で広く行われている。例えば、医療の分野では、高周波エネルギーを人体の患部に与えて加温し、血行障害、炎症性疾患、神経痛等の治療を行っている。
【０００３】
特に、癌（悪性腫瘍）は、熱に弱く、４２〜４３℃の温度で一定時間加温すると死滅することが医学的に認められているため、この熱的特性に着目し、上述した高周波エネルギーによる熱エネルギーを癌組織に加えることによってその温度を上昇させて治療する温熱治療法（ハイパーサーミア）が行われている。
【０００４】
この電磁波を用いたハイパーサーミアは、使用する電磁波の周波数によって、（１）マイクロ波加温方式（数百ＭＨｚ帯）、（２）ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕａｎｃｙ）加温方式（数百ＭＨｚ）に大別される。前者（マイクロ波加温方式）は、人体の表面付近（皮膚に近い箇所）に発生する表在性癌の治療には有効であるが、生体内での電磁波の減衰が大きいため、人体の内部深くに発生する癌組織を加温することが困難であり、深部癌に対してはその効果が期待できない。一方で、後者（ＲＦ加温方式）のものを図１０（ａ）に示すが、一対の平面電極１１１，１１２で人体１００を挟んで加温するため、比較的深部に発生する癌組織１０１を死滅させることは可能である。しかし、被加温体である人体には、その体表面には脂肪層が存在し、この脂肪層組織は電気抵抗が高いために他の組織よりも強く加温される。従って、電極から離れた人体の深部組織に関しては十分に加温することが困難となり、いぜんとして深部癌には有効に対応することができない。
【０００５】
そこで、比較的、人体の深部に発生する癌に対応可能な加温装置が、下記の特許文献１に開示されている。この加温装置は、図１０（ｂ）に示すように、導体で構成された立体共振器２１０の空胴内に、空胴の一部を窪ませて、あるいは、空胴内に別個の導体を突出させて加温用の集中電界を発生する内部電極２１１，２１２を形成した立体共振器を用いて、当該共振器に高周波供給装置２１５にて高周波を供給して内部電極２１１，２１２の間に配置した人体２００を加温する、というものである。そして、共振器の形状を、特に両端面に内円筒を形成した空胴円筒状にしている（符号２１１，２１２の内部電極を参照）。これにより、空胴共振器の壁面に内部の電磁界を囲むような形で高周波電流が流れており、上述したＲＦ型のものとは異なる電磁界が形成される。具体的には、電界が中央部に集中することとなり、これにより、中心軸近傍を局所的に加温することが可能となる。従って、体表面付近に脂肪層が存在したとしても、その脂肪層を超えて人体深部を加温することができ、深部癌の治療に利用することができる。
【０００６】
【特許文献１】特許第２６１４８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した内円筒が形成された空胴共振器では、人体深部まで加温することができるものの、体表面付近を含めて内円筒間を一様に加温してしまう、という問題が生じる。すなわち、加温対象が、人体の胃などの比較的深部に位置する組織であるにも関わらず、加熱が不要な体表面付近も加熱されてしまう、という問題が生じる。従って、上記従来例における共振器では、加温箇所の位置制御を行うことが困難であり、効率のよい加温を行うことが困難である。同様に、加温する領域を狭めたり広げたりするという制御を行うことも困難である。
【０００８】
同時に、上記従来例における空胴共振器を用いた加温装置では、電極間が一様に加温されるため、上述したように脂肪層が多い体表面付近では異常に加温され、体表面の冷却が必要となる。従って、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ボーラスと呼ばれる冷却部材（１１３，１１４あるいは２１３，２１４）を電極（１１１，１１２あるいは２１３，２１４）と人体（１００あるいは２００）の間に配置しており、さらに、冷却装置（図１０（ａ）で符号１１６）により冷却用の水を循環させていたため、装置構成が複雑になる、という問題も生じる。
【０００９】
従って、被加温体の加温箇所に対して適切な加温状態となる電磁界分布を立体共振器内に生じさせる共振周波数を予め算出して、これを加温装置に設定しておくことで、容易かつ適切な局所化加温が可能な装置が望まれる。
【００１０】
このため、本発明では、上記従来例の不都合を改善し、特に、局所加温装置がより効率よく局所的に加温することが可能であり、容易に利用することができるものとなるよう、予め局所加温用加温モードを特定する方法及び装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明では、以下のような工程を備えた方法の発明を提供している。まず、その第一の構成は、人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定若しくは比較選定してこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
被加温体を局部加温するための立体共振器内で得られる複数の共振周波数にかかる情報と立体共振器の大きさ等の物理的な情報とに基づいて当該複数の各共振周波数に対応した複数の電磁界分布情報を算定する電磁界分布算定工程と、
これによって得られる複数の電磁界分布情報から被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定しこれに対応した共振周波数を予測する電磁界分布選定工程と、
この選定された加温領域に適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出工程と、
この抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定し当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程と有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えた、という構成を採っている。
【００１２】
このような構成を採ることにより、まず、予め測定された立体共振器の複数の共振周波数における電磁界分布がそれぞれ算定され、これらのうち、被加温体の形状等の被加温体領域の情報に基づいて適用可能な電磁界分布及びその共振周波数が選定される。そして、選定された電磁界分布について、発生する熱分布を表す加温パターン情報が算出され記憶される。従って、後に、オペレータが、あるいは、コンピュータが、これら加温パターン情報に基づいて被加温体に対してより適切な共振周波数を選択することにより、効果的な局所加温を実現することができる。
【００１３】
また、本発明である方法の第二の構成は、人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定しこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
被加温体を内部に配置して予め測定された立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報と空胴共振器の構造にかかる情報とに基づいて各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を算定する電磁界分布算定工程と、
これにより得られる複数の電磁界分布から予め収集された被加温体のＣＴ画像等の画像情報に基づいて当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定すると共にこれに対応した共振周波数を予測する電磁界分布選定工程と、
これによって選定された加温領域に適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出工程と、
この抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定して当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えた、という構成を採っている。
【００１４】
このような構成を採ることにより、まず、立体共振器内に被加温体が配置された状態において予め測定された立体共振器の複数の共振周波数における電磁界分布がそれぞれ算定され、これらのうち、被加温体の形状等の被加温体領域の情報に基づいて適用可能な電磁界分布及びその共振周波数が選定される。そして、上述同様に、選定された電磁界分布について、発生する熱分布を表す加温パターン情報が算出され記憶される。特に、上記構成では、予め立体共振器の共振周波数が被加温体を考慮して算定されたものを用いているため、より実際に加温する状況に近いため、より適切な共振周波数を算定することができる。
【００１５】
また、本発明である方法の第三の構成は、人体その他の被加温体にかかる加温部断面の画像情報および当該加温部を所定の温度に加温する局所加温用の立体共振器にかかる断面形状等の情報等に基づいて所定の演算を行い、これによって立体共振器に印加する高周波電力の共振周波数およびこれに対応した立体共振器内の電磁界分布を算定しこれを加温モードとして特定する局所加温用加温モード特定方法において、
被加温体のＣＴ画像等により得られる画像情報に基づいて当該被加温体の局所加温領域のパターンを算定する加温領域算定工程と、
これにより得られる被加温体の加温領域に対応したパターンの電磁界分布およびその共振周波数を予め特定された立体共振器にかかる複数の電磁界分布情報から選定する電磁界分布選定工程と、
これによって選定された加温パターンに適用可能な電磁界分布から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出工程と、
この抽出された熱発生領域をパターン化すると共に各熱発生領域の発熱温度を電気力線の集中度と被加温体の備えている誘電率等の電気的特性に基づいて算定して当該共振周波数に対応した加温パターン情報を作成する加温パターン情報作成工程とを有し、
この加温パターン情報作成工程で作成された加温パターン情報を被加温体に対する局所加温用の加温パターン情報として所定の記憶手段に記憶する加温モード記憶工程を備えた、という構成を採っている。
【００１６】
このような構成を採ることにより、まず、被加温体の画像情報等から被加温体の加温領域のパターンが算定され、予め測定された立体共振器の複数の共振周波数における電磁界分布のうち、被加温体の形状等の被加温体領域の情報に基づいて適用可能な電磁界分布及びその共振周波数が選定される。そして、上述同様に、選定された電磁界分布について、発生する熱分布を表す加温パターン情報が算出され記憶される。従って、後に、オペレータが、あるいは、コンピュータが、これら加温パターン情報に基づいて被加温体に対してより適切な共振周波数を選択することにより、効果的な局所加温を実現することができる。
【００１７】
さらに、本発明では、上記方法を実現する局所加温用加温モード特定装置をも提供している。その構成としては、立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報を記憶した共振周波数記憶手段と、被加温体の画像情報や誘電率等の電気的特性を記憶した被加温体情報記憶手段と、立体共振器にかかる形状構造等の物理的及び及び電気的特性を記憶した共振器情報記憶手段と、これらの各記憶手段に記憶された情報に基づいて各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を演算し算定する電磁界分布算定機能を有する演算手段とを備え、
この演算手段が、算定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出機能と、この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成機能とを備え、
この演算手段で作成された加温パターン情報を被加温体における局所加温用の加温パターン情報として記憶する加温モード記憶手段とを備えた、という構成を採っている。
【００１８】
このとき、立体共振器内の複数の共振周波数は、当該立体共振器内に被加温体を内部に配置して測定されたものである、こととすると望ましい。
【００１９】
また、局所加温用加温モード特定装置の別の構成としては、立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報を記憶した共振周波数記憶手段と、被加温体の画像情報や誘電率等の電気的特性を記憶した被加温体情報記憶手段と、立体共振器にかかる形状構造等の物理的及び電気的特性を記憶した共振器情報記憶手段と、これらの各記憶手段に記憶された情報に基づいて各共振周波数に対応した立体共振器内の電磁界分布を演算し算定する電磁界分布算定機能を有する演算手段とを備え、
この演算手段が、被加温体情報記憶手段に記憶された情報に基づいて被加温体の加温領域のパターンを算定する加温領域算定機能と、この加温領域のパターンに対応したパターンの電磁界分布およびその共振周波数を予め特定された立体共振器にかかる複数の電磁界分布情報から選定する電磁界分布選定機能と、この選定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出機能と、この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成機能とを備え、
この演算手段で作成された加温パターン情報を被加温体における局所加温用情報として記憶する加温モード記憶手段とを備えた、という構成を採っている。
【００２０】
このような構成の局所加温用加温モード特定装置の発明であっても、上述した方法の発明と同様に機能するため、上記目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、被加温体の加温領域に対応して適切に加温可能な共振周波数及びその加温パターン情報が予め算定されて記憶される。このため、後に、これら加温パターン情報に基づいて被加温体に対してより適切な共振周波数を選択することにより、容易かつ効果的に局所加温することができる、という従来にない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、立体空胴共振器を用いる局所加温装置において、被加温体に対して適切な加温状態となりうる共振周波数における加温状態を表す情報を予め算定して記憶しておく、というものであり、これにより、加温時に、記憶された情報を参照することで、容易により適切な共振周波数を選択することができる、というものである。
【００２３】
以下、本発明である局所加温用加温モード特定装置、及び、これにより実現される方法について、各実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の第一の実施例を、図１乃至図９を参照して説明する。図１乃至図２は、局所加温装置及び局所加温用加温モード特定装置の構成を示す概略図である。図３乃至図８は、立体共振器１内に生じる電磁界分布等の様子を示す説明図である。図９は、局所加温用加温モード特定装置の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
（構成）
本発明である局所加温用加温モード特定装置は、主に局所加温装置に組み込まれて使用されるものであるため、本実施例では、局所加温装置と共に説明する。但し、局所加温用加温モード特定装置は必ずしも局所加温装置に組み込まれて設置されることに限定されず、単独で設置され、局所加温用加温モードを特定するために作動してもよい。
【００２６】
まず、局所加温装置は、図１（ａ）に示すように、導体で構成され両端が閉塞された筒状の空胴共振器１と、この空胴共振器１内に高周波電力を供給する高周波電力供給手段である安定化電源２及びＲＦアンプ３と、この供給する高周波電力の周波数及び出力レベルを制御する主制御部であるコントロール部４と、を備えている。また、上記装置全体の動作を制御するコンピュータ５も備えている。そして、このコンピュータ５にて、本発明である局所加温用加温モード特定装置が構成され、これによって局所加温用加温モード特定方法が実現される。
【００２７】
以下、まず、局所加温装置の各構成について簡単に説明し、その後に局所加温用加温モード特定装置の構成について、また、その動作について説明する。
【００２８】
（加温装置）
まず、上述したように、局所加温装置を構成する空胴共振器１は、図１（ｂ）の断面図に示すように、その外形は円筒形状であり、その両端部が閉塞されている。すなわち、内部が空胴の円柱形状となっている。そして、その両端面の内側には、空胴内に突出する内部突出部１１，１２がそれぞれ対向して備えられている。この内部突出部１１，１２は、本実施例では、内円筒形状である。従って、これら内部突出部１１，１２の突出端面１１ａ，１２ａは円形状になっている。そして、この空胴共振器１は導体で形成されており、内部突出部１１，１２も導体で形成されている。なお、この内部突出部１１，１２は、マイクロ波の分野ではリエントラントと呼ばれるものであり、図１（ｂ）に示す空胴共振器は、この分野における通常の知識を有する者において、リエントラント型空胴共振器と呼ばれているものである。
【００２９】
また、空胴共振器１の一端面（図１（ｂ）では上側に位置する端面）には、ループアンテナ１３が備えられており、上述した安定化電源２、ＲＦアンプ３から高周波電力が供給されるようになっている。このループアンテナ１３を介して、空胴共振器１内部に電磁波が供給されることとなる。
【００３０】
また、空胴共振器１の側壁面には、外部に通ずる２つの穴が形成されており、かかる穴を通じて外部から被加温体である人体Ａが、空胴共振器１内に配置される。そして、人体Ａの加温対象となる箇所（符号ａ）が予めわかっている場合には、その加温対象部ａが内部突出部１１，１２の間に位置するように配置する（図１（ｂ）参照）。
【００３１】
ここで、空胴共振器１は、円筒形状に限定されるものではない。軸方向に垂直な断面が方形又はその他の形状の筒状体であってもよい。また、内部突出部１１，１２の形状も同様に、円筒（円柱）形状に限定されるものではない。さらには、内部突出部１１，１２は、空胴共振器１の両端面（上底面、下底面）それぞれに備えられていることに限定されない。いずれか一方の端面にのみ形成されていてもよい。かかる場合には、一の内部突出部と他方の端面との間に被加温体Ａの加温対象部ａが位置するよう配置するとよい。
【００３２】
そして、コントロール部４は、周波数可変発振器（図示せず）とインピーダンス整合器（図示せず）とから成る。これら各機器は、空胴共振器１内に供給される高周波電力の周波数の調整及びインピーダンスの制御を行うよう作動する。これは、空胴共振器内の共振周波数は、内部に挿入される物体の状態により変化するため、空胴共振器内に有効に電力を供給するためには空胴共振器１内の共振周波数と励振周波数を一致させる必要があり、また、アンプと空胴共振器のそれぞれの入力インピーダンスは異なるので、高周波電力を空胴共振器内で有効に消費できるためには整合をとる必要があるからである。また、コントロール部４の出力では、電力が小さく、挿入物体を十分に加温できないので、ＲＦアンプで加温可能な電力に増幅する。
【００３３】
また、本実施例におけるコントロール部４には、内部にＥＥＰＲＯＭなどのメモリからなる記憶部（図示せず）を備えており、後述するように、局所加温用加温モード特定装置にて算定された加温パターン情報そのもの、あるいは、これに対応する共振周波数が記憶されており、かかる共振周波数を選択する操作部も備えられていて、記憶されている共振周波数の内の一の周波数が選択可能である（共振周波数選択機能）。そして、共振周波数が選択されることで、かかる周波数の高周波電力を空胴共振器１に供給するよう、上記周波数可変発振器にて、安定化電源２、及び、ＲＦアンプ３からの出力を制御する。
【００３４】
また、コンピュータ５は、コントロール部４で行う周波数の走査及びインピーダンスの整合等、装置全体の制御を行う機能を有している。さらに、コントロール部４に記憶された共振周波数や加温パターン情報を、コントロール部４からの指令に応じてディルプレイに表示する機能を有する。例えば、被加温体Ａを空胴共振器１内に配置して、加温準備が整い、コントロール部４にて高周波電力を供給できる状態になると、共振周波数やそのときの電磁界分布情報がディスプレイに表示される。そして、オペレータはかかる共振周波数と電磁界分布を見て、被加温体Ａの加温対象部ａに最も適した局所加温を実現できる共振周波数を選択することができ、コントロール部４に備えられた操作部を操作して、かかる共振周波数の高周波電力を供給することができる。
【００３５】
但し、上記局所加温用加温モード特定装置にて算定された情報は、必ずしもコントロール部４に記憶されていることに限定されない。後述するように、局所加温用加温モード特定装置となるコンピュータ５に記憶されていて、当該コンピュータ５から共振周波数を選択する指令を受けると、その共振周波数を立体共振器に供給するよう、コントロール部４にて制御してもよい。
【００３６】
（加温原理）
ここで、上記構成の加温装置の加温原理を、図３（ａ）の空胴共振器１内の電磁界分布を示す概略図を参照して説明する。ここで、実線矢印（Ｙ１）は電気力線を示し、波線矢印（Ｙ２）は磁力線を示す。
【００３７】
この図に示すように、空胴共振器１内の内部突出部１１，１２の端面間には、一種のコンデンサが形成された状態になり、電界が集中的に生じ、また、その電界の周囲には同心円状の磁界が発生している。さらには、空胴共振器壁面には高周波電流が流れている。従って、この点が従来におけるＲＦ容量結合型加温方式（従来例にて説明した図１０（ａ）参照）の電極が形成する電磁界とは異なる。すなわち、内部突出部１１，１２の電界が大きくなり外側に広がると、この電界を取り囲んでいる磁界が小さくなるため、共振器壁面に流れる高周波電流も小さくなる。このため、内部突出部１１，１２の端面間の電流も小さくなり、外側に広がった電界は中央部に押し戻され安定する。このように、空胴共振器では、内部突出部１１，１２の電界が大きくなると高周波電流の作用で、電界が中央部に押し戻されるため、内部の電界が中央部の電界が最も大きく、外側すなわち半径方向に向かって急激に減少する分布となる。そして、かかる電界の作用により、被加温体自身の分子の摩擦熱で当該被加温体が加温されることとなる。
【００３８】
（局所加温用加温モード特定装置及び方法）
次に、本発明である局所加温用加温モード特定装置について説明する。局所加温用加温モード特定装置は、上述したように、局所加温装置に接続されるコンピュータ５にて構成されており、このコンピュータ５は、演算部６（ＣＰＵ）と記憶部７（メモリあるいはハードディスク）を有する一般的なコンピュータで実現可能である。そして、このコンピュータ５内に構築される各処理部及び記憶される情報を、図２を参照して説明する。
【００３９】
この図に示すように、まず、コンピュータ５の記憶部であるメモリ７には、上述した立体共振器内の複数の共振周波数にかかる情報を記憶した共振周波数記憶部７１と、立体共振器にかかる形状構造等の物理的及び電気的特性を記憶した共振器情報記憶部７２と、被加温体Ａの画像情報や誘電率等の電気的特性を記憶した被加温体情報記憶部７３と、が形成されており、予め上記各情報が記憶されている。
【００４０】
ここで、上記共振周波数記憶部７１に記憶されている情報は、予め算定された立体共振器内において電磁波が共振する周波数の情報である。なお、この記憶されている立体共振器内の複数の共振周波数は、当該立体共振器内に被加温体を内部に配置して算定されたものであってもよい。例えば、被加温体をモデル化して、これが立体共振器内に配置された状態で算定された共振周波数でもよい。また、被加温体の画像情報とは、例えば、ＣＴスキャン装置にて事前に取得された被加温体Ａ内部の状況を表す画像情報である。また、その他の各情報は、後述するように、立体共振器内において生じる電磁界分布、及び、これによる温度分布を解析して算定するために用いる情報である。
【００４１】
さらに、メモリ７には、後述するように、ＣＰＵ６にて算出された各種情報が記憶される記憶領域７４，７５が形成されている。
【００４２】
また、ＣＰＵ６には、以下の処理を実現する処理部が構築されている。なお、各処理部は、各処理を実現するための指令が記述されたプログラムが演算部であるＣＰＵに組み込まれることにより実現される。
【００４３】
すなわち、ＣＰＵ６である演算部には、上記共振周波数記憶部７１及び共振器情報記憶部７２に記憶された情報に基づいて、複数の各共振周波数に対応した複数の電磁界分布情報を算定する電磁界分布算定部６１と、これによって得られる複数の電磁界分布情報から上記被加温体情報記憶部７３に記憶された情報に基づいて当該被加温体の加温領域に適用可能な電磁界分布を選定しこれに対応した共振周波数を予測する電磁界分布選定部６２と、算定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出すると共に（熱発生領域抽出機能）この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成部６３と、上記作成された加温パターン情報を被加温体における局所加温用の加温パターン情報として記憶する加温モード記憶処理部６４と、が構築されている。以下、各処理部について詳述する。
【００４４】
電磁界分布算定部６１は、上述したように、内部突出部１１，１２を有する立体共振器（リエントラント型空胴共振器）の形状等の情報に基づいて、予め定められた各共振周波数を供給したときの電磁界分布を、以下の数（１）〜（３）式の波動方程式を３次元有限要素法を用いて求める。そして、算定した電磁界分布情報を、各共振周波数情報に関連付けて、メモリ７内の電磁界分布記憶部７４に記憶しておく。なお、上記解析手法は周知であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
【数１】
2005230279.tif 000003
【００４６】
【数２】
2005230279.tif 000004
【００４７】
【数３】
2005230279.tif 000005
【００４８】
また、電磁界分布選定部６２は、予めＣＴ画像などから判別される被加温体の形状や、その内部構造の位置・形状、さらには、予め定められている立体共振器内に配置される位置等を考慮して、当該被加温体を効果的に加温することが可能と判断される電磁界分布を、電磁界分布記憶部７４内に記憶されている分布から選定する。このとき、選定の判断基準は、予め電磁界分布選定処理を実現するプログラムに組み込まれている。例えば、立体共振器の内部突出部間に、当該内部突出部から離間した位置に電気力線の集中した箇所が存在する電磁界分布や、あるいは、被加温体の形状内に収まる大きさの電気力線の集中箇所が発生する電磁界分布などが選定される。そして、これにより、被加温体に応じて利用可能な電磁界分布を発生させる共振周波数を選定することができる。なお、その選定された電磁界分布及び共振周波数を特定する情報はＣＰＵ内に一時保持される。
【００４９】
このとき、電磁界分布を選定する前に、被加温体情報記憶部７３に記憶された情報に基づいて被加温体の加温領域のパターンを算定してもよい。すなわち、加温領域算定部（図示せず）をＣＰＵ６が備えていてもよい。この加温領域算定部は、上述したように、被加温体の大きさを認識して、かかる領域全てを加温領域として算定してもよく、また、ＣＴ画像等から予め定められた判断基準により人体内部の加温対象部となる組織などを認識して、その形状や大きさ、位置などを算定する。そして、かかる算定結果に基づいて、これに適用可能な電磁界分布を選定してもよい。
【００５０】
ここで、立体共振器内に生じる電磁界分布の一例を、図３（ｂ）に示す。但し、この図における電磁界分布は、上述した立体共振器に内部突出部１１，１２が形成されていない円筒空胴共振器における電磁界分布の一例である。そして、図３（ｂ）（１）はＴＥ１１１波形、（２）はＴＥ０１１波形、（３）はＴＭ０１１波形、（４）はＴＭ１１１波形である。このような波形に近似する電磁界分布が、図３（ａ）に示す内部突出部１１，１２が形成された空胴共振器においても生じることとなる。なお、図３（ｂ）（１）〜（４）においては、それぞれ中央に示した図は、円筒形状である円筒空胴共振器の軸が横方向に向くよう配置してその中央で断面したときときの図である。そして、そのときの軸方向の中心付近の断面図を左側に示し、右側端面付近の断面図を右側に示す。
【００５１】
次に、上述した加温パターン情報作成部６３について説明する。加温パターン情報作成部６３は、算定された立体共振器内の電磁界分布情報から電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出する熱発生領域抽出機能と、この抽出された熱発生領域をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する加温パターン作成機能と、を有している。そして、上記機能は、例えば、電磁界分布の計算結果から加温熱エネルギー分布を数（４）式を用いて求め、また、立体共振器内に配置される被加温体Ａである人体が存在する場合には、数（５），（６）の生体熱伝導方程式を三次元有限要素法を用いて求めることができる。
【００５２】
【数４】
2005230279.tif 000006
【００５３】
【数５】
2005230279.tif 000007
【００５４】
【数６】
2005230279.tif 000008
【００５５】
ここで、Ｗｈ：電磁波による加温熱エネルギー、Ｗｃ：血流による冷却熱量、ρ：体積密度、ｃ：比熱、κ：熱伝導率、Ｆ：組織内の血流量、Ｍ：代謝熱、Ｍｏ：基礎代謝熱、Ｔｂ：血液温度、である。
【００５６】
そして、まず、内部突出部１１，１２が形成されてない円筒空胴共振器の電磁界分布に基づいて当該空胴共振器内における電界強度分布を解析により求めたものを図４に示す。図４（ａ）はＴＭ０１０モード、図４（ｂ）はＴＭ０１１モード、図４（ｃ）はＴＥ１１１モードのものを示しており、これらの図においては、網掛け濃度が濃くなるにつれてその電界強度が高くなっていることを示している。このように、各モードにおいて、空胴共振器内の電界分布は、その箇所に応じて異なる。従って、内部突出部１１，１２が形成された空胴共振器１内部にもこれらに近似した電磁界分布が生じれば、かかる分布に加温対象部ａを対応させて空胴共振器内部に被加温体Ａを適切に配置することで、加温対象部ａを局所的に効率よく加温することが可能となることがわかる。逆に、それ以外の箇所が不必要に加温されることを抑制することができる。
【００５７】
また、上述した式を用いて内部突出部１１，１２を備えた空胴共振器１内に被加温体Ａを配置した場合の当該空胴共振器１内の電磁界分布を求めて、その温度分布を算出したものを図５乃至図８に示す。これらの図においては、内部突出部１１，１２間に円柱形状の被加温体Ａを配置したときの様子をシミュレーションしたものであり、円柱形状である被加温体Ａの軸を、内部突出部１１，１２の軸方向と同じ方向に向けて配置している。すなわち、内部突出部１１，１２の端面と、円柱形状である被加温体Ａの端面とが対面するよう配置されている。また、各図の右側（各（ｂ）図）に、左図（各（ａ）図）における被加温体Ａを軸方向の中央で断面したときの温度分布を表す。
【００５８】
そして、図５は共振周波数が１５１．３ＭＨｚであり、図６は３８９．０ＭＨｚ、図７は４７３．５ＭＨｚ、図８は７５８．０ＭＨｚのときのものである。そして、この図においては、濃度が濃く表されている箇所ほど温度が高くなっており、その最高温度は４３℃である。これらの図に示すように、内部突出部１１，１２間に加温箇所、すなわち、電気力線の密状態部分が集中する箇所が点在する電磁界分布（温度分布）になる共振周波数が存在する。例えば、図５，６においては被加温体の中央に高温部（４２〜４３℃）が生じ、また、図７，８では円筒形状である被加温体の中央から左右上下にずれた箇所に高温部が生じる。従って、被加温体Ａの癌組織が存在する加温対象部ａの位置に応じて、当該位置に４２〜４３℃に加温されうる高温部が位置するような共振周波数を予めコントロール部４に記憶し、これを操作者が選択する、あるいは、コンピュータプログラムにて自動的に選択されることで、空胴共振器内の被加温体の位置、あるいは、被加温体の加温箇所に局所的に電気力線の密状態部分を集中させることができ、より効率よく被加温体を加温することができる。また、このとき、内部突出部１１，１２から被加温体Ａを離間させて配置しても、電磁界の作用により有効に内部のみを加温することができるので、その表面に冷却材などを配置する必要が無く、装置構成の簡略化を図ることができる。このとき、特に、被加温体が人体である場合には、接触物がないため、治療時の患者の心理的な不安を抑制することもできる。
【００５９】
そして、上記加温パターン情報作成部６３は、上記温度分布を参照して電磁界分布情報から電気力線の集中した領域、すなわち、温度が高い箇所の位置情報を熱発生領域として抽出して、この抽出された熱発生領域の位置情報をパターン化して各共振周波数に対応した複数の加温パターン情報を作成する。なお、図５乃至図８に示すように算定された温度分布図を、各共振周波数における加温パターン情報として作成してもよい。
【００６０】
その後、この算出した加温パターン情報を、加温モード記憶処理部６４にて、被加温体における局所加温用の加温パターン情報として、メモリ７内の加温パターン情報記憶部７５に記憶する。そして、この加温パターン情報は、後にオペレータからの指令に応じてコンピュータのディスプレイに表示されるようになっている。
【００６１】
（動作）
次に、本実施例において、被加温体に好適な局所加温用加温モードを特定する際の動作、及び、それを用いて被加温体を加温する間での動作を、図９のフローチャートを参照して説明する。
【００６２】
まず、メモリ７の共振周波数記憶部７１，共振器情報記憶部７２から、それぞれ共振周波数、共振器情報を読み出して（ステップＳ１）、これに基づいて各共振周波数における電磁界分布を算定する（ステップＳ２）。このとき、共振周波数記憶部７１から読み出される共振周波数は、予め被加温体が内部に配置された状態で測定された立体共振器内の複数の共振周波数であってもよい。そして、算定した電磁界分布を、そのときの共振周波数に関連付けて電磁界分布記憶部７４に記憶する。
【００６３】
続いて、被加温体情報記憶部７３から被加温体の画像情報などを読み出して、その形状等の加温領域情報に基づいて適用可能な電磁界分布及びその共振周波数を、上記算定した電磁界分布の中から選定する（ステップＳ３）。例えば、被加温体の大きさと、電気力線の集中している箇所の大きさを比較して、許容する範囲内で一致している電磁界分布を選定する。このとき、選定される電磁界分布は１つでもよく、複数あってもよい。なお、ここで、電磁界分布を選定する前に、被加温体情報記憶部７３に記憶された情報であるＣＴ画像等に基づいて被加温体の加温領域のパターンを算定し、これに基づいて電磁界分布の選定処理を行ってもよい。
【００６４】
続いて、選定された電磁界分布について、電気力線の集中した領域を熱発生領域として抽出し、これらの発熱温度を算定する。そして、その温度分布図などの加温パターン情報として作成し（ステップＳ４）、当該加温パターン情報をメモリ７の加温パターン情報記憶部７５に記憶する（ステップＳ５）。
【００６５】
その後、実際に被加温体Ａを立体共振器１内に配置し、加温する際に、上記加温パターンをコンピュータ５の表示部に表示させる。そして、このうちから、オペレータが被加温体Ａの加温対象部ａに適した加温パターンを有する電磁界分布を生じさせる加温パターン情報を選び、これに対応する共振周波数に設定して、加温処理を行う。このときの設定は、例えば、コントロール部４を介して設定することができたり、コンピュータ５に入力することによりコントロール部４に制御指令を出力することができる。なお、上記加温パターンすなわち使用する共振周波数の設定は、コンピュータ５にて共振情報と被加温体情報に基づいて、自動的に行われてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明である局所加温用加温モード特定装置及び方法は、これにより算定され記憶さえた被加温体の加温領域に対応して適切に加温可能な共振周波数及びその加温パターン情報は、局所加温装置にかかる共振周波数を選択可能な用組み込むことで、容易に加温することができる局所加温装置に活用することができるため、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】加温装置の構成を示す説明図である。図１（ａ）はその構成の概略図であり、図１（ｂ）は空胴共振器の構成を示す断面図である。
【図２】局所加温用加温モード特定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】空胴共振器に生じる電磁界分布を示す説明図である。図３（ａ）は、本発明における空胴共振器内に生じる電磁界分布の一例を示す図である。図３（ｂ）（１）〜（４）は、円筒空胴共振器内に生じる電磁界分布の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、円筒空胴共振器内における電界分布を示す図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、本発明における空胴共振器内に被加温体を配置したときの温度分布を示す図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、本発明における空胴共振器内に被加温体を配置したときの温度分布を示す図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、本発明における空胴共振器内に被加温体を配置したときの温度分布を示す図である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、本発明における空胴共振器内に被加温体を配置したときの温度分布を示す図である。
【図９】局所加温用加温モード特定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ），（ｂ）は、従来例における加温装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  立体共振器
２  安定化電源
３  ＲＦアンプ
４  コントロール部
５  局所加温用加温モード特定装置
１１，１２  内部突出部
６１  電磁界分布算定部
６２  電磁界分布選定部
６３  加温パターン情報作成部
６４  加温モード記憶処理部
７１  共振周波数記憶部
７２  共振器情報記憶部
７３  被加温体情報記憶部
Ａ  被加温体
ａ  加温対象部
【図１】
2005230279.tif 000009
【図２】
2005230279.tif 000010
【図３】
2005230279.tif 000011
【図９】
2005230279.tif 000012
【図１０】
2005230279.tif 000013
【図４】
2005230279.tif 000014
【図５】
2005230279.tif 000015
【図６】
2005230279.tif 000016
【図７】
2005230279.tif 000017
【図８】
2005230279.tif 000018